Анализы

Остеокальцин

Идентификация и биохимия

Остеокальцин (от греч. «остеон» — кость и «кальций») — это неколлагеновый белок костного матрикса, синтезируемый остеобластами. Также известен под синонимами: костной гамма-карбоксиглутаминовой кислотой (Bone Gla Protein, BGP), фактор роста костной ткани 2 (OGP — Osteocalcin-derived Growth Peptide), витронектин-подобный белок кости.

Ген, кодирующий остеокальцин, — ВGLU (ранее OSTC), расположен на хромосоме 1 (локус 1q22). Протеин состоит из 49 аминокислотных остатков в своей неполной (про-форме) и 46 — в зрелой, биологически активной форме. Молекулярная масса зрелого остеокальцина составляет около 5,8 кДа.

Ключевой особенностью остеокальцина является наличие трех остатков гамма-карбоксиглутаминовой кислоты (Gla), которые образуются в результате витамин К-зависимой посттрансляционной модификации в эндоплазматическом ретикулуме остеобластов. Эти Gla-остатки обеспечивают высокое сродство к ионам кальция и гидроксиапатиту — основному минеральному компоненту костной ткани.

LOINC-коды для остеокальцина варьируются в зависимости от метода измерения и формы детекции (общий, не-карбоксилированный и др.). Примерные LOINC-коды включают:

  • 16003-0 — Osteocalcin [Mass/volume] in Serum or Plasma
  • 16004-8 — Osteocalcin [Moles/volume] in Serum or Plasma
  • 76324-1 — Osteocalcin, N-terminal midfragment [Mass/volume] in Serum or Plasma

SNOMED CT-код: 257041004 — Osteocalcin measurement (procedure). Однако точные коды зависят от лаборатории, платформы и локальных стандартов.

Физиологическая роль

Остеокальцин синтезируется преимущественно остеобластами — клетками, ответственными за формирование костной ткани. Его экспрессия регулируется витамином D (через витамин D-рецептор, VDR), паратиреоидным гормоном (ПТГ) и механической нагрузкой.

Основная функция остеокальцина — участие в минерализации костного матрикса. Он связывает ионы кальция и способствует организации кристаллов гидроксиапатита. Кроме того, остеокальцин играет роль в ремоделировании кости, регулируя баланс между остеобластами и остеокластами.

В последние годы выявлены и эндокринные функции остеокальцина. Декарбоксилированная (неактивная) форма остеокальцина, циркулирующая в крови, действует как гормон:

  • Стимулирует секрецию инсулина в бета-клетках поджелудочной железы.
  • Увеличивает чувствительность к инсулину в жировой и мышечной ткани.
  • Влияет на энергетический обмен, участвуя в регуляции массы тела.
  • Модулирует функцию центральной нервной системы, включая когнитивные процессы и поведение.

Сигнальные пути, с которыми взаимодействует остеокальцин, включают GPRC6A (G-протеин-сопряжённый рецептор) и InsR (инсулиновый рецептор). Эти взаимодействия подчёркивают роль кости как эндокринного органа.

Патофизиология

Уровень остеокальцина в сыворотке крови отражает активность остеобластов и, следовательно, является маркером образования костной ткани. Его концентрация изменяется при различных состояниях, связанных с костным метаболизмом и системными заболеваниями.

Повышение уровня остеокальцина наблюдается при:

  • Остеопорозе — особенно на ранних стадиях, при активном ремоделировании кости.
  • Болезни Педжета — патологически повышенный остеобластный ответ.
  • Гиперпаратиреозе — ПТГ стимулирует синтез остеокальцина.
  • Переломах и заживлении костей — в фазе репарации.
  • Остеомаляции и рахите — при дефиците витамина D, особенно в процессе компенсации.
  • Злокачественных новообразованиях с костными метастазами (например, при раке предстательной железы, молочной железы).
  • Гипертиреозе — усиление костного turnover.

Снижение уровня остеокальцина наблюдается при:

  • Гипопаратиреозе — недостаточная стимуляция остеобластов.
  • Дефиците витамина K — нарушение карбоксилирования, что снижает функциональную активность белка и может влиять на его стабильность.
  • Лечении анаболическими препаратами (например, терипаратидом) — на фоне терапии уровень может сначала повышаться, затем стабилизироваться.
  • Старении — снижение остеобластной активности.
  • Иммобилизации и длительном постельном режиме.

Механизм связи с болезнями: при повышенном костном turnover (например, при остеопорозе) остеобласты активно синтезируют остеокальцин, но при этом наблюдается дисбаланс с резорбцией, что приводит к потере костной массы. При хроническом воспалении (например, при ревматоидном артрите) цитокины (IL-1, IL-6, TNF-α) могут подавлять остеобластную активность, снижая уровень остеокальцина.

Референсные значения

Референсные интервалы для остеокальцина сильно зависят от метода определения (ИФА, ИХЛА и др.), используемой антисыворотки, а также от возраста, пола и популяции. Ниже приведены приблизительные значения для общего остеокальцина в сыворотке, полученные с использованием стандартных коммерческих наборов.

Группа Референсный интервал Единицы измерения Примечания
Взрослые мужчины (20–50 лет) 10–30 нг/мл Зависит от метода
Взрослые женщины (20–50 лет) 8–25 нг/мл Пременопауза
Женщины в постменопаузе 15–40 нг/мл Повышение связано с ускорением костного turnover
Дети (ростовая активность) 20–60 нг/мл Максимум в пубертате
Пожилые (старше 70 лет) 10–35 нг/мл Вариабельность высокая

Важно: референсные значения <strongдолжны быть указаны лабораторией, проводящей анализ, так как различия между методами могут достигать 30–50%. Также существует форма остеокальцина — не-карбоксилированный остеокальцин (ucOC), который интерпретируется отдельно и может отражать статус витамина K.

Методы определения

Остеокальцин определяется преимущественно в сыворотке или плазме с помощью иммунохимических методов. Наиболее распространённые:

  • Иммуноферментный анализ (ИФА, ELISA) — используется для исследовательских и рутинных лабораторий. Чувствительность: 0,1–0,5 нг/мл. Требует ручной обработки, длительность — 2–4 часа.
  • Иммунoхемилюминесцентный анализ (ИХЛА, CLIA) — автоматизированный метод на платформах типа Roche Cobas, Siemens Atellica, Abbott Architect. Высокая чувствительность (до 0,05 нг/мл), быстрота (15–30 мин), низкая вариабельность.
  • Радиоиммунный анализ (РИА) — устаревший метод, редко используется из-за радиоактивных реагентов.
  • ПЦР (на уровне мРНК) — применяется только в научных исследованиях для оценки экспрессии гена ВGLU в костной ткани или клеточных культурах. Не используется в рутинной диагностике.

Преаналитические требования:

  • Забор крови — утром, натощак (уровень может колебаться в течение суток, пик — вечером, минимум — утром).
  • Сыворотка или плазма (EDTA, гепарин) — центрифугирование в течение 30–60 мин после взятия.
  • Хранение: при +2–8 °C — до 7 дней; при -20 °C — до 6 месяцев; при -70 °C — длительно.
  • Замораживание-оттаивание более 2–3 раз может привести к деградации белка.

Клинические показания

Показания к назначению анализа:

  • Оценка костного turnover при остеопорозе, особенно при выборе и мониторинге терапии (анаболики, антирезорбтивы).
  • Диагностика и дифференциальная диагностика метаболических заболеваний кости (остеомаляция, болезнь Педжета).
  • Оценка эффективности заместительной терапии витамином D или K.
  • Мониторинг костных метастазов у онкологических пациентов (в комбинации с другими маркерами).
  • Исследование эндокринных функций кости у пациентов с инсулинорезистентностью, ожирением, диабетом 2 типа (в научных целях).

Когда анализ не назначают:

  • В качестве скрининга остеопороза (основной метод — денситометрия DEXA).
  • При острой почечной недостаточности — возможна задержка клиренса, что искажает интерпретацию.
  • Для диагностики дефицита кальция — более информативны ионы кальция, ПТГ, витамин D.
  • При однократной оценке состояния кости без динамического наблюдения — маркер полезен только в динамике.

Интерференции и ограничения

Фармакологические интерференции:

  • Витамин K (филлохинон, менадион) — повышает карбоксилирование остеокальцина, может снижать уровень циркулирующего ucOC, но не общего OC.
  • Бисфосфонаты — подавляют резорбцию, косвенно снижают turnover и уровень остеокальцина.
  • Терипаратид — анаболик, вызывает резкое повышение остеокальцина в первые 1–3 месяца терапии.
  • Глюкокортикоиды — подавляют остеобластную активность, снижают уровень остеокальцина.

Биологические факторы:

  • Циркадные ритмы — уровень ниже утром, выше вечером (рекомендуется стандартизация времени взятия).
  • Пол и возраст — у мужчин уровни выше, у женщин — фаза менструального цикла и менопауза влияют на результат.
  • Почечная функция — остеокальцин частично клиренсируется почками; при ХБП уровень может быть завышен из-за снижения выведения.
  • Гемолиз — может вызывать ложное повышение (высвобождение из эритроцитов).

Ложные результаты возможны при использовании разных антител, детектирующих различные эпитопы (N-конец, C-конец, midfragment). Поэтому сравнение результатов из разных лабораторий без учёта метода — недопустимо.

Интерпретация и тактика

Повышенный уровень остеокальцина в динамике указывает на высокий turnover костной ткани. Это может быть как компенсаторной реакцией (например, при заживлении перелома), так и признаком прогрессирующей потери костной массы (остеопороз, гиперпаратиреоз).

При снижении уровня:

  • Оценить приём препаратов, подавляющих остеобласты (глюкокортикоиды, химиотерапия).
  • Исключить дефицит витамина K (особенно при одновременном повышении PIVKA-II).
  • Учитывать возраст и сопутствующие заболевания (ХБП, гипопаратиреоз).

Целевые значения при терапии:

  • При лечении остеопороза снижение остеокальцина на 30–50% от исходного в течение 3–6 месяцев считается адекватным ответом на антирезорбтивную терапию (например, бисфосфонаты).
  • При терапии терипаратидом — увеличение на 70–100% в первые 1–3 месяца свидетельствует о биологической активности препарата.

Советы пациенту:

  • Сдавайте анализ в одно и то же время суток, желательно утром, натощак.
  • Сообщите врачу о всех принимаемых препаратах, особенно витаминах, гормонах, остеопорозных средствах.
  • Не интерпретируйте результат изолированно — он имеет смысл только в сочетании с другими данными (DEXA, кальций, D-витамин, симптомы).
  • При необходимости — проходите повторный анализ в той же лаборатории и методом.

Связь с другими маркерами

Остеокальцин редко интерпретируется в изоляции. Он входит в панель маркеров костного метаболизма и анализируется вместе с:

  • Маркерами резорбции: C-теломерный телопептид коллагена I типа (CTX), N-телопептид (NTX), дезоксипиридинолин — для оценки активности остеокластов.
  • Паратиреоидным гормоном (ПТГ) и 25(OH)D — для оценки регуляции кальциево-фосфорного обмена.
  • Кальцием, фосфатом, щелочной фосфатазой (общей и костной) — для комплексной оценки минерального обмена.
  • Креатинином и СКФ — для коррекции влияния почечной функции.

Сочетание высокого остеокальцина и высокого CTX указывает на высокий turnover, характерный для постменопаузального остеопороза. Несоответствие (например, низкий остеокальцин при высоком CTX) может указывать на нарушение формирования кости (например, при дефиците витамина K или лечении бисфосфонатами).

Вывод

Остеокальцин — это специфический маркер остеобластной активности и образования костной ткани. Его уровень отражает динамику костного метаболизма и полезен для мониторинга терапии остеопороза, оценки эффективности анаболических препаратов и диагностики метаболических заболеваний кости. Интерпретация требует учёта метода определения, возраста, пола, времени взятия крови и сопутствующей терапии. В сочетании с маркерами резорбции и гормональными показателями (ПТГ, витамин D) остеокальцин позволяет оценить общий баланс костного turnover. Его эндокринные функции открывают новые перспективы в изучении связи кости с метаболизмом, инсулинорезистентностью и нейроэндокринной регуляцией.